开源ClickHouse是如何成为极致弹性的云原生数据仓库的？

大数据领域对ClickHouse可谓非常的熟悉了。这个最初由俄罗斯的Yandex公司开发并开源的数据仓库，以单表查询快闻名于世，一改传统Hadoop技术栈“笨，重，慢”的特点。很多时候，ClickHouse的性能相对于Hadoop技术栈，性能有百倍的提升。

ClickHouse的查询性能快，不仅仅在老东家Yandex得到了证实，更是征服了世界各地大量的互联网公司，成为了它们数据分析的不二选择。

然而开源版的ClickHouse要想用好并不是很容易。很多企业用ClickHouse不但没有见到它传说中的极速，反而因为对ClickHouse颇高的使用门槛而屡屡遇到问题。

开源版的ClickHouse主要有几个问题：

首先，开源版的ClickHouse采用了标准的计算存储一体的Shared-nothing结构，而非云原生服务常用的计算存储分离结构。这就使得ClickHouse非常难做到计算和存储独立按需扩展。

其次，ClickHouse并不具备数据均衡功能，这就导致了数据均衡需要通过业务层来处理。ClickHouse基本上没弹性。

再次，开源的ClickHouse对元数据的处理，并没有集中的元数据管理，而是每个节点都有自己的元数据。集体扩容以后，新的节点不会同步元数据信息，需要人工介入，运维成本非常高。

最后，开源的ClickHouse在新加入节点以后也不会自动平衡数据的负载，新加入的节点需要人工介入，人为增加写入新节点的数据比例，等差不多数据负载平衡以后再人工介入改回来。

这些都使得开源版的ClickHouse非常的难用。很多用户一开始的时候，完全无法达到ClickHouse能够达到的极致性能，相反的，这些客户反而掉进了一个又一个的坑里。

而这其中最大的一个痛点就是新加入的节点如何对数据进行再平衡，这通常需要人工介入，非常的麻烦。2022年6月28日，在腾讯Techo Day技术开放日上，ClickHouse的全托管基础版带来了用户指导下系统自动数据重分布功能。

具体来说，系统允许通过白屏化的操作，让用户选择不同策略，异步的把数据打散到所有的新老节点上。系统提供了按part 和 resharding 两种不同方式，分别应对只关注数据大小和sharding key对齐两种不同层面的再平衡。系统也支持用户随时查看重分布任务的进展情况，用户可以根据业务实际情况进行流量控制，加速，减慢或者取消重分布任务。

用户可以随时直观查看重分布任务的进度、平均速度、剩余大小等信息，根据业务情况实时做流量控制，加快、减慢重分布的速度，甚至取消任务。

而本次发布会的重头戏是发布了云原生弹性版的ClickHouse，带来的是架构方面的全方位升级。

具体来说，开源的ClickHouse是经典Share-nothing，每一台server同时存数据，也作为计算资源。ClickHouse也不存在全局的元数据，元数据分散在每台server上，不同节点之间元数据需要同步的时候，采用ZooKeeper来同步。

这些都造成了ClickHouse如果不做架构改动，就很难成为极致弹性，存储计算分离的云原生数据仓库。腾讯云CDW-ClickHouse为此对架构做了很多改造。

首先是存储的改造，CDW-ClickHouse引入了专门的存储资源层，自研了基于云存储的表引擎。自研的表引擎提供了统一的抽象视图，引入了桶的概念。

其次，在这个基础上存储节点和计算节点实现了存储计算分离。CDW-ClickHouse引入了专门的计算层。计算层和存储层的对接变成了每个计算节点具体映射到哪些桶。

最后，也是最重要的，CDW-ClickHouse引入了元数据服务层这个开源ClickHouse没有的东西。

元数据服务层是CDW-ClickHouse包括两个部分：元数据持久化存储和ClickHouse-Admin服务。元数据持久化存储里存的是全局的元数据。ClickHouse-Admin是一个无状态服务，可以水平扩展。

元数据服务层非常的重要，飞总需要仔细拆解开来讲一下。

元数据在这个服务层里，包括的东西比较多，其中有开源的ClickHouse里分布在各个节点上的Schema信息，也有一些新的东西，它们是数据分布表和配置信息。

Schema信息比较好理解。在CDW-ClickHouse里，元数据持久化存储里存的就是全局的真相，所以DDL也被ClickHouse-Admin服务给接管了。这样做的好处，不仅仅维护了全局的真相，而且也去掉了ZooKeeper。

每个计算节点启动的时候只需要从ClickHouse-Admin服务那里获取最新的元数据信息就可以了。

数据分配表实际上就是存储节点被拆解成桶以后，每个计算节点到底对应哪些桶的一个配置。这个信息在开源的ClickHouse里是没有的。

它一方面是存储计算分离的基础，另外一方面，也是弹性扩容的基础。比如说，扩容加入一个新的节点，在CDW-ClickHouse里可以首先从ClickHouse-Admin服务那里获取Schema信息，其次，还可以让ClickHouse-Admin修改数据分配表，不需要拷贝数据就完成数据重平衡。

配置信息包括了计算节点的配置，共享存储配置，以及计算分组配置。计算分组配置是CDW-ClickHouse里的一个新概念。简单来说，计算组是一组计算节点。

在CDW-ClickHouse，集群支持配置多个计算组，每个组可以有若干台计算节点。它们可以共享存储。类似多个独立的ClickHouse计算集群。这对业务按需资源编排是很有利的。

总结一下，CDW-ClickHouse自底向上分为三层，存储资源层，计算层，元数据服务层。通过实现存储计算分离，元数据全局管理，CDW-ClickHouse实现了计算和存储的弹性扩展，解决了新加入节点需要人工介入，复制元数据的问题，也解决了新节点数据平衡的问题。

经过这一系列的改造，开源的ClickHouse已经成为了存储计算分离，极致弹性的云原生数据仓库，非常的方便客户们按需使用和部署。